11. Дисперсія світла. Призматичний і дифракційний спектри. Спектральний аналіз. Закон Бугера.

Дисперсія світла — залежність показника заломлення (або діелектричної проникності) середовища від частоти. Дисперсія виникає внаслідок того, що середовище реагує на зміну зовнішнього електричного поля зміною наведеної в ньому поляризації. Поляризація виникає завдяки зміщенню зв'язаних зарядів, наприклад, зміщенню електронів відносно ядер атомів. Здебільшого показник заломлення зростає при збільшенні частоти. Це зростання називають нормальною дисперсією. Аномальна дисперсія — зменшення показника заломлення при збільшенні частоти — виникає в спектральних областях, близьких до частот інтенсивного поглинання.

Спектральний аналіз — сукупність методів визначення складу (наприклад, хімічного) об'єкта, заснований на вивченні спектрів взаємодії матерії з випромінюванням: спектри електромагнітного випромінювання, радіації, акустичних хвиль, розподілу за масою та енергією елементарних частинок та інше. Спектральний аналіз, грунтується на явищі дисперсії світла. Традиційно розмежовують: атомарний та молекулярний спектральний аналіз, «емісійний» — за спектром випромінення та «абсорбційний» — за спектром поглинання, «масспектрометричний» — за спектром мас атомарних чи молекулярних іонів.

Призматичний спектр - спектр, отриманий при розкладанні складного світла призмою на складові кольори.

Закон Бугера— фізичний закон, що визначає послаблення паралельного монохроматичного пучка світла при поширенні його в поглинаючому середовищі. Закон виражається наступною формулою: , де I₀ — інтенсивність вхідного пучка, l — товщина шаруючи речовини, через яку проходить світло, k_λ — показник поглинання (часто неправильно іменується коефіцієнтом поглинання). Показник поглинання характеризує властивості речовини і залежить від довжини хвилі λ поглинабчого світла, що поглинається. Ця залежність називається спектром поглинання речовини.

12. Теплове випромінювання. Закон Кірхгофа.

Теплове випромінювання — електромагнітне випромінювання з суцільним спектром, що випускається нагрітими тілами за рахунок їх внутрішньої енергії. Один з трьох елементарних видів перенесення теплової енергії . У фізиці для розрахунку теплового випромінювання прийнята модель абсолютно чорного тіла, теплове випромінювання якого описується законом Стефана — Больцмана. Випромінювання ж реальних тіл підкоряється закону випромінювання Кирхгофа.

Закон Кірхгофа-випромінювальна здатність ε будь-якого тіла дорівнює його коефіцієнту поглинання при заданих температурі Т і довжині хвилі λ: ε (λ, Т) = α (λ, Т).

13. Закони випромінювання абсолютно чорного тіла

Абсолю́тно чо́рне ті́ло — фізична абстракція, що вживається у термодинаміці; тіло, яке цілком поглинає проміння (всіх довжин хвиль), що падає на нього. Не зважаючи на назву, абсолютно чорне тіло може випускати теплове випромінювання. Спектр випромінювання абсолютно чорного тіла визначається тільки його температурою. Практичною моделлю чорного тіла може бути порожнина з невеликим отвором і зачорненими стінками, оскільки світло, що потрапляє крізь отвір в порожнину, зазнає багатократних віддзеркалень і сильно поглинається. Закон випромінювання Планка: іІнтенсивність випромінювання абсолютно чорного тіла залежно від температури й частоти визначається законом Планка:

де I(ν)dν — потужність випромінювання на одиницю площі поверхні випромінювання на одиницю тілесного кута у діапазоні частот від ν до ν + dν. Закон Стефана-Больцмана: загальна енергія теплового випромінювання визначається законом Стефана—Больцмана: ,

де F — потужність на одиницю площі поверхні випромінювання, а

 Вт/(м²·К⁴) — стала Стефана—Больцмана.

Довжина хвилі, при якій енергія випромінювання максимальна, визначається законом зсуву Віна:

де T — температура в кельвінах, а λ_max — довжина хвилі з максимальною інтенсивністю у метрах.Видимий колір абсолютно чорних тіл з різною температурою представлений на діаграмі праворуч.